Гідравлічний розрахунок перепаду колодязного типу

Гідравлічний розрахунок включає в себе розрахунок вхідної частини, частини що сполучає, та вихідної частини. Порядок розрахунку наступний:

1. Визначається ширина вхідної частини перепаду:

де - коефіцієнт витрати вхідної частини;

– напір з урахуванням швидкості підходу;

- глибина води у підвідному каналі;

– середня швидкість води у підвідному каналі;

; м/с²

Ширина ступенів перепаду приймається рівною ширині вхідної частини.

2. Розраховується критична глибина:

1. Призначається n - кількість стінок падіння із умови:

де Р – загальний перепад місцевості.

4. Методом простої ітерації визначається стисла глибина на водобої:

де

– дане значення відповідає перепадам суцільними стінками на сходах;

;

h – глибина води у підвідному каналі;

V - середня швидкість води у підвідному каналі.

Малюнок 4 – До гідравлічного розрахунку перепаду.

5. Розраховується глибина h₂ сполучена з глибиною :

6. Визначаємо довжину підпертого стрибка у сходинках:

7. Розраховуємо висоту водобійних стінок (суцільних) на сходинках:

де ;

- загальний перепад місцевості;

– кількість стінок падіння.

8. Знаходимо висоту стінок падіння:

9. Розраховуємо довжину відльоту струменя:

10. Визначається довжина сходинок перепаду:

11. Призначається довжина водобою:

де ;

12. Проектується гаситель енергії, якщо глибина більше побутової глибини в відвідному каналі. При проектуванні вихідної частини, що розширюється, перепаду для визначення величини необхідно вирішувати рівняння. Наближено величину на водобої можна покласти рівною величині , визначену в п. 5, т.ч.

Тоді, якщо в якості гасителя енергії передбачається спорудження суцільної водобійного стінки, висота стінки визначається так:

де - коефіцієнт запасу;

- геометричній напір на водобійній стінці;

- коефіцієнт витрати водобійної стінки.

;

- ширина русла в кінці водобою;

- довжина водобою;

β – кут розширення вихідної частини;

b – ширина перепаду.

У висновку відзначимо, що необхідно перевірити, чи працює водобійна стінка як підтоплений водозлив, слід визначити її коефіцієнт витрати з урахуванням підтоплення та уточнити висоту водобійної стінки. Якщо водобійна стінка не підтоплена, необхідно перевірити сполучення б'єфів за нею і, у разі утворення відігнаного гідравлічного стрибка, запроектувати ще гаситель енергії - другу водобійну стінку (при необхідності третю).

При розрахунку водобійної стінки за перепадом можна використовувати програму WAL.

Алгоритм розрахунку перепаду реалізовано у програмі PER.BAS. Після обчислення глибини в кінці вхідної частини перепаду, рівної критичній глибині, користувачеві необхідно ввести в програму кількість ступенів виходячи з умови п.3.

Вхідні дані програми PER.BAS

Q – витрата;

B – ширина по дну підвідного каналу;

M – коефіцієнт закладення відкосів підвідного каналу;

H – глибина води в підвідному каналі;

P – перепад місцевості;

N – кількість сходинок;

H₅ – глибина у відвідному каналі;

V – кут (в градусах) розширення водобою.

Програма PER.BAS

10 PRINT "Q": INPUT Q

20 PRINT "B": INPUT B